人教版 (2019)选择性必修 第一册3 光的干涉当堂检测题

2020-2021学年度人教版（2019）选择性必修第一册

4.3光的干涉同步训练5（含解析）

1．光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（　　）

A．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象

B．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象

C．在光导纤维内传送图象是利用光的色散现象

D．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象

2．如图所示，a、b和c都是厚度均匀的平行玻璃板，a和b、b和c之间的夹角都为β，一细光束由红光和蓝光组成，以入射角θ从O点射入a板，且射出c板后的两束单色光射在地面上P、Q两点，由此可知（　　）

A．射出c板后的两束单色光与入射光不再平行

B．射到Q点的光在玻璃中的折射率较大

C．射到P点的光在玻璃中的传播速度较大，波长较长

D．若射到P、Q两点的光分别通过同一双缝发生干涉现象，则射到P点的光形成干涉条纹的间距较小

3．如图所示，在一个空长方体箱子的一边刻上一个双缝，当把一个钠光灯照亮的狭缝放在刻有双缝一边的箱子外边时，在箱子的对面壁上产生干涉条纹。如果把透明的油缓慢地灌入这箱子时，条纹的间隔将会发生什么变化？（　　）

A．保持不变 B．条纹间隔减小

C．条纹间隔有可能增加 D．条纹间隔增加

4．关于薄膜干涉，下列说法中正确的是（　　）

A．只有厚度均匀的薄膜，才会发生干涉现象

B．只有厚度不均匀的楔形薄膜，才会发生干涉现象

C．厚度均匀的薄膜会形成干涉条纹

D．观察肥皂液膜的干涉现象时，观察者应和光源在液膜的同一侧

5．双缝干涉实验装置如图所示，绿光通过单缝S后，投射到具有双缝的挡板上，双缝S1和S2与单缝的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹。屏上O点距双缝S1和S2的距离相等，P点是距O点最近的第一条亮条纹。如果将入射的绿光换成红光或蓝光，讨论屏上O点及其上方的干涉条纹的情况是：

①O点是红光的亮条纹；

②红光的第一条亮条纹在P点的上方；

③O点不是蓝光的亮条纹；

④蓝光的第一条亮条纹在P点的上方。其中正确的是（　　）

A．只有①②正确 B．只有①④正确

C．只有②③正确 D．只有③④正确

6．一个透明均匀玻璃圆柱的横截面如图所示，一束由a、b两种单色光组成的复色光从A点射入，分成两束分别从B、C射出，则下列说法正确的是(　　)

A．a光的折射率小于b光的折射率

B．在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度

C．a、b两种单色光分别从B、C射出时折射角不相等

D．a、b两种单色光分别通过同一个双缝干涉装置，b光的干涉条纹间距较大

7．根据德布罗意理论，实物粒子也具有波动性，其波长，其中h为普朗克常量，p为实物粒子的动量。某实验小组用电子束做双缝干涉实验，实验时用50kV电压加速电子束，然后垂直射到间距为1mm的双缝上，在与双缝距离约为35cm的光屏上得到了干涉条纹，但条纹间距很小。要使干涉条纹间距变大，下列措施一定可行的是（　　）

A．减小加速电子的电压，减小双缝间的距离，增大双缝到光屏的距离

B．减小加速电子的电压，减小双缝间的距离，减小双缝到光屏的距离

C．增大加速电子的电压，减小双缝间的距离，增大双缝到光屏的距离

D．增大加速电子的电压，增大双缝间的距离，增大双缝到光屏的距离

8．如图所示为半圆形的玻璃砖，C为AB的中点，OO′为过C点的AB面的垂线。a、b两束不同频率的单色细光束垂直AB边从空气射入玻璃砖，且两束光在AB面上入射点到C点的距离相等，两束光折射后相交于图中的P点，以下判断正确的是（　　）

A．在半圆形的玻璃砖中，a光的传播速度小于b光的传播速度

B．a光的频率大于b光的频率

C．若a、b两束光从同一介质射入真空过程中，a光发生全反射的临界角小于b光发生全反射的临界角

D．两种色光分别通过同一双缝干涉装置形成的干涉条纹，相邻明条纹的间距a光的较大

9．激光陀螺仪是很多现代导航仪器中的关键部件，广泛应用于民航飞机等交通工具。激光陀螺仪的基本元件是环形激光器，其原理结构比较复杂，我们简化为如图所示模型：由激光器发出的A、B两束激光，经完全对称的两个通道（图中未画出）在光电探测器处相遇，产生干涉条纹。如果整个装置本身具有绕垂直纸面的对称轴转动的角速度，那么沿两个通道的光的路程差就会发生变化，同时光电探测器能检测出干涉条纹的变化，根据此变化就可以测出整个装置的旋转角速度。某次测试，整个装置从静止开始，绕垂直纸面的对称轴，顺时针方向逐渐加速旋转，最后转速稳定，这个过程中光电探测器的中央位置C处检测出光强经过了强弱强弱强的变化过程。根据上述材料，结合所学知识，判断下列说法正确的是（　　）

A．A束激光的频率大于B束激光的频率

B．整个装置加速转动过程中，A束激光到达光电探测器的路程逐渐变大

C．整个装置加速转动过程中，C处始终没有出现干涉明条纹

D．整个装置加速转动过程中，两束激光的路程差变化了2个波长

10．如图甲所示为用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面是否平的装置。若待验板的上表面平整，则当平行的单色光照射到标准板上时，可从标准板上方观察到平行的、明暗相间的干涉条纹。若观察到的条纹如图乙所示，则说明待验板的上表面（　　）

A．有一个凸起的圆台

B．有一凹陷的圆坑

C．有一个沿ab方向凸起的高台

D．有一个沿ab方向凹陷的长沟

11．虹是由太阳光射入雨滴（球形）时，经一次反射和两次折射而产生色散形成的。现有白光束L由图示方向射入雨滴，a、b是经反射和折射后的其中两条出射光线，如图所示，下列说法中错误的是（　　）

A．光线b在水滴中传播时的波长较长

B．光线a在雨滴中的折射率较大

C．若分别让a、b两色光通过同一双缝装置，则b光形成的干涉条纹的间距较大

D．光线a在雨滴中的传播速度较大

12．如图所示的双缝干涉实验，用黄光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹。要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以（　　）

A．增大S1与S2的间距 B．将黄光换为红光

C．将黄光换为紫光 D．减小双缝屏到光屏的距离

13．某一质检部门为检测一批矿泉水的质量，利用干涉原理测定矿泉水的折射率。方法是将待测矿泉水填充到特制容器中，放置在双缝与荧光屏之间（之前为空气），如图所示，特制容器未画出，通过比对填充后的干涉条纹间距x2和填充前的干涉条纹间距x1就可以计算出该矿泉水的折射率。则下列说法正确的是（设空气的折射率为1）（　　）

A．x2=x1

B．x2>x1

C．该矿泉水的折射率为

D．该矿泉水的折射率为

14．如图所示，甲、乙两幅图分别是a、b两束单色光，经过单缝的衍射图样。这下列说法正确的是（　　）

A．在真空中，a光的波长比b光小

B．在同一介质中传播，a光的传播速度比b光小

C．两束单色光分别入射到同一双缝干涉装置时，在光屏上b光亮纹的条数更多

D．当两束光从空气中射向玻璃时，a光不发生全反射，但b光可能发生全反射

15．如图甲所示，用单色光照射透明标准板M来检查被检体N的上表面的平直情况，观察到的现象如图乙所示，条纹中的P和Q的情况说明（　　）

A．N的上表面A处向上凸起 B．N的上表面B处向上凸起

C．N的上表面A处向下凹陷 D．N的上表面B处向下凹陷

16．下列说法中正确的有_______。

A．光从水中射入空气，其频率不变，传播速度变小

B．光纤通信及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理

C．一束白光通过三棱镜后，在屏上出现彩色条纹，这是光的干涉现象

D．观察者看见太阳刚从地平线升起时，其实太阳位于地平线以下

17．如图所示，一束由单色光a和单色光b组成的复色光，垂直等边三棱镜ABC的一边入射形成了如图所示的光路图。下列说法正确的是______

A．光线一定是沿DO的方向入射的

B．光线OF，OE一定均为单色光

C．沿OF方向的光线的对棱镜的临界角较小

D．沿OF方向的光线在棱镜中传播速度较大

E.沿OF方向的光线在相同的双缝干涉装置形成干涉条纹间距较大

18．如图所示为用同一双缝干涉实验装置得到的甲、乙两种单色光的干涉条纹，下列有关两种单色光的说法正确的是（　　）

A．甲光的波长大于乙光的波长

B．甲光在真空中的传播速率大于乙光在真空中的传播速率

C．若甲光是黄光，乙光可能是红光

D．若两种单色光以相同的入射角进入同种介质，甲光的折射角较大

19．以下说法中正确的是（　　）

A．全息照相利用了光的衍射现象

B．如果两个波源振动情况完全相同，在介质中能形成稳定的干涉图样

C．声源远离观察者时，听到的声音变得低沉，是因为声源发出的声音的频率变低了

D．摄像机的光学镜头上涂一层“增透膜”后，可减少光的反射，从而提高成像质量

20．如图所示，在观察薄膜干涉现象时，把铁丝圈P在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜、在酒精灯火焰上撒食盐，用肥皂液膜观察灯焰S的像，下列说法正确的是（　　）

A．在酒精灯上撒一些食盐、目的是为了灯焰能发出的光更亮

B．实验时应观察液膜反射酒精灯的光，使我们看到灯焰的像

C．实验时应在另一侧透过液膜观察火焰，来现察薄膜干涉现象

D．用不同波长的光做这个实验，条纹的间距是不一样的

21．如图所示，一束复色光沿半径射入半圆柱形玻璃砖，射出的a、b两束光与底边分别成30°、45°角。已知光在真空中的传播速度为c，sin37°=0.6。则a光在玻璃砖中的传播速度为____。用a、b两束光分别做双缝干涉实验，在屏上观测到的干涉条纹间距相同，双缝到屏的距离也相同，则a光照射时的双缝间距____b光照射时的双缝间距（填“大于”、“等于”或“小于”）。

22．如图所示，在双缝干涉实验中，S1、S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P到S1、S2的距离之差为，现分别用A、B两束单色光在空气中做双缝干涉实验。

（1）若A光在折射率为n=1.5的介质中波长为4l0-7m，则P点是亮条纹还是暗条纹；

（2）若B光在某介质中的波长为3.15l0-7m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°，则P点是亮条纹还是暗条纹。

23．如图所示，一束频率为f=6×1014Hz的绿光从截面为等腰直角三角形的三棱镜AB面射入棱镜，从AC面射出，方向平行于BC。已知三棱镜对绿光的折射率为n=，不计二次反射。（光在真空中的速度c=3×108m/s）

（1）通过计算在图上作出光束在射出三棱镜前的光路图；

（2）求光束在射出三棱中传播的速度；

（3）用出射光做双缝干涉实验，通过计算判断光屏上到两缝距离之差为Δr=7.5×10-7m的某点处出现的是明条纹还是暗条纹?

参考答案

1．A

【详解】

A．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，故A正确；

B．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光折射现象，故B错误；

C．在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象，故C错误；

D．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，故D错误；

故选A。

2．D

【详解】

A. 光经过均匀的介质后，射入光线与射出光线平行，即射出c板后的两束单色光与入射光平行，A错误；

B. 射到Q点的光在玻璃中折射后的偏角较小，折射率较小，B错误；

C. 射到P点的光的折射率大，在玻璃中的传播速度较小，波长较短，C错误；

D. 若射到P、Q两点的光分别通过同一双缝发生干涉现象，由

则射到P点的光形成干涉条纹的间距较小，D正确。

故选D。

3．B

【详解】

箱子灌满油时，折射率增大，根据可知光速减小，根据可知光的波长减小，根据干涉条纹间距宽度公式可知条纹间隔减小，ACD错误，B正确。

故选B。

4．D

【详解】

ABC．当光从薄膜的一侧照射到薄膜上时，只要前后两个面反射回来的光波的路程差满足振动加强的条件，就会出现明条纹，满足振动减弱的条件就会出现暗条纹，这种情况在薄膜厚度不均匀时才会出现。当薄膜厚度均匀时，不会出现干涉条纹，但也发生干涉现象，如果是单色光照射，若满足振动加强的条件，整个薄膜前方都是亮的，否则整个薄膜的前方都是暗的，故ABC错误；

D．观察薄膜干涉条纹时，是两列频率相同的反射光在薄膜上出现的现象，因此在入射光的同一侧，故D正确。

故选D。

5．A

【详解】

因为O到双缝的路程差为0，知O点出现亮条纹，根据双缝干涉的条纹间距公式知，，入射光由绿光换成红光，波长增大，则相邻条纹间距变大，则距O点的最近第一条亮纹与O点的距离增大，则P点的上方。而蓝光波长比绿光短，蓝光的第一条亮条纹在P点的下方，故①②正确，故A正确，BCD错误。

故选A。

6．A

【详解】

A．根据图像可知：在A点两光的入射角相等，a光的折射角大于b光的折射角，由折射率公式

可知a光的折射率小于b光的折射率，故A正确；
B．a光的折射率小于b光的折射率，由

可知在玻璃中，a光的传播速度大于b光的传播速度，故B错误。
C．由几何知识知两光束在B、C两点的入射角分别等于在A点的折射角，根据光路可逆性原理可知在B、C的折射角等于在A点的入射角，所以从B、C射出时折射角相等，故C错误；

D．a光的折射率小于b光的折射率，则a光的波长大于b光的波长，根据

所以a、b两种单色光分别通过同一个双缝干涉装置获得的干涉条纹间距a的较大，故D错误。

故选A。

7．A

【详解】

根据相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距公式可知，要使干涉条纹间距变大，可以减小双缝间的距离d，增大双缝到光屏的距离l，增大；减小加速电压使粒子p减小，根据可知，增大。故BCD错误，A正确。

故选A。

8．D

【详解】

A．由图分析可知，玻璃砖对b束光的偏折角大于对a束光的偏折角，根据折射定律得知：玻璃砖对b束光的折射率大于对a束光的折射率，，a光在玻璃砖中的速度大于b光的传播速度。故A错误；

B．玻璃砖对b束光的折射率大于对a束光的折射率，故a光的频率小于b光的频率，故B错误；

C．根据可知，a光的折射率n小，则a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角。故C错误；

D．双缝干涉条纹的间距与波长成正比，a光的频率小，波长长，故a光相邻明条纹的间距较大。故D正确。

故选D。

9．D

【详解】

A．由于两束激光出现干涉现象，说明两个光束的频率相等，A错误；

B．由于整个装置顺时针方向转动，因此整个装置加速转动过程中，A束激光到达光电探测器的路程逐渐变小，B错误；

C．整个装置加速转动过程中，当C处出现强光时就是干涉明条纹，C错误；

D．由于C处出现了强弱强弱强的变化，因此两束激光的路程差依次为，因此变化了2个波长，D正确。

故选D。

10．B

【详解】

薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜厚度相同。根据图中的弯曲条纹，可知检查平面左边的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，则该处有凹陷，凹陷的边缘为圆形状，所以待验板的上表面有一凹陷的圆坑，ACD错误，B正确。

故选B。

11．D

【详解】

AB．画出光路图，如图所示

分析可知，第一次折射时，a光的折射角较小，b光的折射角较大，而入射角相等，根据折射定律有

知，光线a在雨滴中的折射率较大，b光的折射率较小，则光线b的频率较小，波长较长，故AB正确，不符合题意；

C．双缝干涉条纹的间距与波长成正比，光线b波长较长，则b光形成的干涉条纹的间距较大，故C正确，不符合题意；

D．根据

因光线a在雨滴中的折射率较大，故光线a在雨滴中的传播速度较小，故D错误，符合题意。

故选D。

12．B

【详解】

在波的干涉中，干涉条纹的间距，由公式可得，条纹间距Δx与波长λ、屏之间的距离L成正比，与双缝间的距离d成反比，故要增大条纹间距Δx应减小双缝间的距离d，增大双缝屏到光屏的距离L或增大光的波长λ，故B正确，ACD错误。

故选B。

13．C

【详解】

AB．根据双缝干涉条纹的间距公式

可以知道光在水中的波长小于空气中的波长，所以在水中的干涉条纹间距小于填充前的干涉条纹间距，所以AB错误；

CD．根据双缝干涉条纹的间距公式

可得

所以

故C正确，D错误。

故选C。

14．C

【详解】

A. 根据波长越长的，衍射条纹间距越宽，知a图条纹间距大，则a光的波长较长，A错误；

B. 依据可知，a光的频率较小，那么a光的折射率较小，根据知，则在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光快，B错误；

C. 条纹间距大的，光屏上亮纹的条数少，故b光亮纹的条数更多，C正确；

D. 发生全反射的条件是光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于等于临界角，故两束光从空气中射向玻璃时，均不发生全反射，D错误。

故选C。

15．BC

【详解】

AC．P处所在的条纹是同一条纹，若为直线，则说明该处同一水平线，线上各点对应的空气层厚度都相同，但实际上P处条纹向左弯曲，意味着后一级条纹图中白色条纹提前出现，可见P处对应的检测平板上的A点所对应的空气层厚度与后一级条纹对应的空气层厚度相同，而后一级条纹本来对应的空气层厚度比前一级大，可见A处向下凹陷，才能实现该处空气层厚度与下一级条纹对应的空气层厚度一样，故C符合题意，A不符合题意；

BD．薄膜干涉是等厚干涉，即同一条明纹处空气膜的厚度相同；从弯曲的条纹可知，Q点应该在同一条纹上，厚度相同，但现在推迟出现条纹，故知Q处空气薄膜凹陷，即N的上表面B处向上凸起，故B符合题意，D不符合题意。

故选BC。

16．BD

【详解】

A．根据

当光从水中射入空气中时，速度将变大，但频率不变，A错误；

B．光纤通信和医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理，B正确；

C．白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的色散现象，是由于光的折射形成的，C错误；

D．早晨看太阳从地平线刚刚升起时，由于大气层的折射现象，实际上它还处在地平线的下方，D正确。

故选BD。

17．ADE

【详解】

A．根据入射光线、反射光线、折射光线与法线的关系可知，DO为入射光线，OE为反射光线，OF为折射光线，故A正确；

B．DO为入射光线，OE为反射光线，OF为折射光线，由于两种不同的色光，那么其中沿OF出射的光线必为单色光，故B错误；

C．沿OF方向的光线对棱镜既发生反射又发生了折射，而另一种色光已经发生了全反射，故沿OF方向的光线的折射率较小，对棱镜的临界角较大，故C错误；

D．沿OF方向的光线对棱镜既发生反射又发生了折射，而另一种色光已经发生了全反射，故沿OF方向的光线的折射率较小，对棱镜的传播速度大，故D正确；

E．沿OF方向的光线对棱镜既发生反射又发生了折射，而另一种色光已经发生了全反射，故沿OF方向的光线的折射率较小，波长较长，在相同的双缝干涉装置形成干涉条纹间距较大，故E正确。

故选ADE。

18．AD

【详解】

A．根据干涉条纹间距公式可得，在d、L相同的条件下，△x与λ成正比，甲光的条纹间距大，甲光的波长长，故A正确；

B．每种单色光在真空中的传播速率是相同的，都是3.0×108m/s，故B错误；

C．由于甲光的波长长，且红光的波长比黄光的波长长，若甲光是黄光，乙光波长比甲光波长，则不可能是红光，故C错误；

D．根据c=λ得，甲光的频率比乙光频率低，则甲光的折射率小，由得，若两种单色光以相同的入射角进入同种介质，甲光的折射角较大，故D正确。

故选AD。

19．BD

【详解】

A．全息照相利用了激光的干涉原理，可以记录光的强弱、频率和相位，故A错误；

B．根据波的干涉条件可知，当频率相同时，两列波会形成稳定的干涉图样，故B正确；

C．根据多普勒效应可知，若声源远离观察者，观察者会感到声音的频率变低，是接收频率变小，而发射频率不变，故C错误；

D．“增透膜”利用了光的薄膜干涉原理，当薄膜的厚度为入射光在增透膜中波长的时，从薄膜前后表面的反射光相互抵消，从而减少了反射，增加了透射，故D正确；

故选BD。

20．BD

【详解】

A．在酒精灯的灯芯上撒一些食盐，灯焰就能发出明亮的黄光，所以目的是为了灯焰能发出明亮的黄光，故A错误；

B．在酒精灯的火焰上撒上一些食盐，用酒精灯的黄光照射竖直放置的液膜，液膜反射的光使我们看到灯焰的像，故B正确；

C．当黄色的光线照射到肥皂膜上时从肥皂膜的前后两个表面分别反射两列光，这两列光的频率相同，产生干涉现象，所以实验时应在酒精灯一侧来现察薄膜干涉现象，故C错误；

D．发生薄膜干涉时，相邻两条亮条纹（或暗条纹）的间距与入射光在膜中的波长有关，所以用不同波长的光做这个实验，条纹的间距是不一样的，故D正确；

故选BD。

21．    小于   

【详解】

[1]a光经玻璃砖折射，入射角为，折射角为，由折射定律

可得a光在玻璃砖中的折射率为

而a光在玻璃砖中的传播速度为

[2]因a、b光经玻璃砖折射时，入射角相同，而a光的折射角较大，则a光的折射率较大，即a光的频率较大，由知故a光的波长较短，而双缝干涉的条纹间距

故可得a光照射时的双缝间距小于b光照射时的双缝间距。

22．（1）暗条纹；（2）明条纹

【详解】

（1）由于光从一种介质进入另一种介质中频率不变，故

根据

求得

k＝3.5

于是P点出现暗条纹。

(2）对B光由临界角为37°可知

故

根据

求得

于是P点出现明条纹

23．（1）见解析；（2）（3）暗条纹

【详解】

（1）设绿光在AC面上的折射角为α，则

得光在BC面上的入射角

r=30°

由几何关系可知，绿光在BC面上的反射角为75°。

因sin75°>，故绿光在BC面上发生全反射，则绿光在AB面上的折射角为30°，入射角为45°。光路图如图所示

（2）由解得

（3）绿光在空气中的波长

由Δr=1.5λ，可知该点出现的是暗条纹